生物监测及其在环境监测中的应用分析

林阳春（浙江环境监测工程有限公司）



生物监测及其在环境监测中的应用分析

林阳春（浙江环境监测工程有限公司）

在全球生态环境急剧恶化的时代背景之下，生态监测逐渐成为生态与环境科学研究的焦点，即通过生态环境监测来掌握生态环境的整体质量与变化原因，以免生态环境恶化，继而为生态环境的保护好管理提供数据支撑。据此，本文笔者结合生态监测的理论知识，浅析其在环境监测中的应用，以供同行借鉴参考。

生态监测；环境监测；应用

引言

生物监测主要通过监测生物种群、个体对环境变化或污染的反应来了解环境的整体质量或环境的污染程度，以便为监测和评价环境质量提供参考依据。生物监测作为环境监测的重要手段，其具有长期性、连续性、灵敏性、探测性、直观性、简便性、经济性、综合性和非破坏性的特征，因此与传统的理化监测方法相比，生物监测表现出无可比拟的优越性。据此，本文首先介绍生物监测的相关知识，然后再进一步分析生物监测在环境监测中的应用。

1　生物监测

生物监测是一种基于生态系统与生物学理论的监测手段。据研究结果表明，生物与环境之间的关系表现为相互依存、相互制约、相互影响的关系，即在环境污染的条件下，污染物在生物体中的迁移和蓄积会改变生物在环境中的各项指标，而生物监测便是通过监测生物在环境污染时发生的改变来评估环境污染的程度。通常而言，生物监测按生物生长的环境分为主动生物监测（ABM）、被动生物监测（PBM）；按生物生长环境的主要介质分为微生物、植物和动物监测及土壤、水体和大气污染监测；按生物学层次分为生物测试、生态监测、生理生化指标及污染物的行为测试等。与传统的理化监测方法相比，生物监测具有长期性、连续性、灵敏性、探测性及非破坏性等优点，其中非破坏性是指生物监测允许通过分析脱落的树皮及动物的毛发、排泄物等来监测环境，因此不会对生物及其所处的环境造成破坏。

生物对所处环境的变化表现出多层次的特征，因此生物监测的具体方法多种多样，比如生物指数法、污水生物系统法、PFU微型生物群落监测法等生物群落监测法、微生物监测法、生物残毒测定法、生物测试法及生物传感器技术、分子生态毒理学与分子生物学技术、遗传毒理学技术、生物标志物法等。上述监测方法在环境监测中的应用具有重要作用。根据上述内容，下文侧重介绍生物监测中环境监测中的应用。

2　生物监测在环境监测中的应用

目前，生物监测已被广泛应用于环境监测中，比如环境污染的监测与评价、污染物对人体及生物健康的监测、环境公害的预报等，进而为维护生态平衡提供参考依据。据此，下文分别讨论生物监测在大气污染、土壤环境、水环境等不同环境介质中的应用。

2.1生物监测在大气污染监测中的应用

在大气污染监测中，生物监测包括微生物、动物和植物监测三种，其中以植物监测的应用最为成熟，而植物监测又以苔藓、地衣和高等植物为指示植物。①多数植物对大气污染的反应较为灵敏，比如Cl2可使叶尖变黄等，其中高等植物是城市大气监测的重要指标生物。现已确定多种植物会对不同的大气污染物产生灵敏的反应，因此将之作为指示植物，即利用植物群落监测法或栽培指示植物监测法来监测大气污染情况。例如，2007年，Farmer等人利用树皮来对大气环境中铅的同位素进行监测，监测效果明显。②当空气中存在极少量的毒物时，苔藓和地衣等便会受到影响并逐渐死亡，比如年均浓度为0.015～0.105μg·L-1的SO2可使地衣绝迹，因此苔藓和地衣通常被视作大气污染的监测器。调查发现，在工业城市，地衣与市中心的距离直接影响其种类的分布，即从重污染区到轻污染区之间，地衣的分布规律为壳状地衣、枝状地衣和叶状地衣。

2.2生物监测在土壤环境监测中的应用

在土壤环境监测中，生物监测主要包括土壤动物监测、指示植物监测、土壤微生物监测及酶活性监测：①2007年，国内研究人员在对发电厂和煤矿附近的土壤进行采样调查时发现，重金属污染会对土壤动物的类群数及群落的个体数产生明显的影响，即在与灰场距离较近的地区，由于污染的加重，导致土壤动物的减少。②2008年，葡萄牙研究人员发现，通过监测植物的根茎叶可实现对沿途沼泽中汞的污染情况进行监测。可见，在土壤污染的条件下，所处环境中的指示植物会随之产生反应。③土壤微生物作为土壤生物体系中重要的功能要素之一，通过评估土壤生物便可了解土壤的整体质量。例如，2006年，邓晓等人指出土壤微生物量、土壤衍生指数、土壤生物的多样性及微生物群落结构等指标皆可在土壤生物监测中得到相应的应用。④土壤中的微生物、动物及植物根系会分泌出磷酸酶、过氧化氢酶及脱氢酶等生物活性较强的土壤酶，而通过监测土壤酶的活性便可了解土壤中生化过程的方向和强度，继而反应测区土壤的污染程度。

2.3生物监测在水环境监测中的应用

水生态系统是由水环境中水体与水生生物组成的共同体，因此水生态系统一旦发生变化，便会对水生生物的功能与结构产生程度不一的影响。在水环境监测中，常用的生物监测方法包括以下几种：①生物群落监测法包括污水生物系统法、生物指数法、指示生物法及PFU法等，同时在评价水环境的整体状况时，尽量选择那些具有较大运动范围的指示物种。②通过对水环境中有机物的叶绿素a进行测定，便可了解植物性浮游生物的基础生产量及现存量。可见，利用叶绿素a来对水体的富营养化程度进行评价是有效的。③通过对水体中微生物群落在一定时间段内发生的变化进行监测，比如测定总大肠杆菌、细菌总数等，以此来了解环境的污染情况。④近年来，生物传感器监测等水环境生物监测方法被推广应用，同时监测的指标也在先前的基础上有了新的进展。例如，2008年，Macedo-Sousa等人通过分析水体中无脊椎动物的行为指标来对酸性矿物井排水进行监测，结果发现，最敏感的物种为Meridionalis；2009年，Alonso等人通过分析动物的行为指标来对水环境的整体情况进行监测。

3　讨论

无可否认，全球当前的环境普遍呈现出急剧恶化的趋势，因此在开展环境监测时，应同步开展环境治理，其中生物治污的原理如下：利用生物链，通过扶持或引进能够降解或吸附污染物的物种，以降低环境污染的负荷程度，比如通过引进特种鱼类来缓解水体富营养化的问题。生物监测的另一重要应用为建立基于生物监测技术的环境早期安全预警，比如海洋污染所致的赤潮及海洋生物种类的锐减表明海洋正遭受严重的污染，而这些直观性较强的环境污染信息能为可能的环境灾害提供重要的预警信息。此外，在开展生物监测的同时，还应做好突然事件的监测及制定环境监测指标，以充分发挥生物监测在生态环境保护中的重要作用。总之，生物监测是实现生态环境保护的重要手段，而若要实现这一手段功效的最大化发挥，除了从技术层面提高生态监测的功用以外，还应做好管理层面的工作。

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2095-2066（2016）11-0005-02